计算机操作系统

目　录

第1章　操作系统概述　1
1.1　操作系统的定义　2
1.2　操作系统的功能及服务对象　3
1.2.1　操作系统的主要功能　3
1.2.2　操作系统的服务对象　7
1.3　操作系统的结构　8
1.3.1　操作系统的层次结构　8
1.3.2　操作系统的模块结构　9
1.3.3　操作系统的微内核结构　10
1.4　操作系统的发展过程　11
1.5　操作系统的分类　13
1.5.1　单道批处理系统　13
1.5.2　多道批处理系统　14
1.5.3　分时操作系统　15
1.5.4　实时操作系统　16
1.5.5　网络操作系统　17
1.5.6　分布式操作系统　19
1.5.7　嵌入式操作系统　21
1.5.8　操作系统的基本特性　22
习题　24

第2章　进程和线程　26
2.1　进程的基本概念　26
2.1.1　程序的顺序执行及其特征　26
2.1.2　前趋图　27
2.1.3　程序并发执行和特征　28
2.1.4　进程的定义、特征与状态　28
2.2　进程的管理　32
2.2.1　进程控制块PCB简介　33
2.2.2　进程的调度　37
2.2.3　进程的同步与互斥　40
2.2.4　进程的通信　50
2.3　线程的定义　55
2.3.1　线程的引入　55
2.3.2　线程的属性　56
2.3.3　什么是“超线程”　58
习题　61

第3章　处理机的调度与死锁　62
3.1　处理机调度的基本概念及设计原则　62
3.2　常用的几种调度方式　63
3.2.1　高级调度　63
3.2.2　中级调度　63
3.2.3　低级调度　64
3.2.4　进程调度的功能　64
3.2.5　引起进程调度的原因　65
3.3　几种常用的调度队列模型　65
3.3.1　仅有低级调度的调度队列模型　65
3.3.2　具有高级和低级调度的调度队列模型　66
3.3.3　同时具有三级调度的调度队列模型　67
3.4　调度算法的若干准则　68
3.5　常用的调度算法　69
3.5.1　先来先服务调度算法　69
3.5.2　短作业(进程)优先调度算法　70
3.5.3　高优先权优先调度算法　70
3.5.4　基于时间片的轮转调度算法　72
3.6　多处理机的调度　73
3.6.1　多处理机的类型　73
3.6.2　多处理机系统中的进程分配方式　74
3.6.3　多处理机系统中的进程(线程)调度方式　74
3.7　产生死锁的原因与必要条件　77
3.7.1　产生死锁的原因　77
3.7.2　产生死锁的必要条件　78
3.7.3　预防死锁的基本方法　78
3.7.4　系统运行的安全状态　79
3.7.5　利用银行家算法避免死锁　80
习题　84

第4章　存储管理　85
4.1　存储器的组成　85
4.2　存储管理的功能　86
4.2.1　内存分配与回收　86
4.2.2　内存共享保护　87
4.2.3　地址映射　88
4.2.4　内存扩充　88
4.3　什么是重定位　88
4.3.1　名字空间　88
4.3.2　逻辑地址空间　88
4.3.3　内存存储空间　89
4.3.4　地址重定位　90
4.4　存储空间的划分　92
4.4.1　单一连续分配　92
4.4.2　固定分区分配　92
4.4.3　动态分区分配　94
4.4.4　可重定位分区分配　96
4.4.5　分区保护　97
4.5　覆盖技术　98
4.6　交换技术　98
4.7　分页存储管理　99
4.7.1　页表　99
4.7.2　分页的地址变换　100
4.7.3　两级页表及多级页表　102
4.8　分段存储管理　103
4.8.1　段表　103
4.8.2　分段的地址变换　104
4.9　段页式存储管理　105
4.10　虚拟存储管理　106
4.10.1　什么是虚拟存储　106
4.10.2　请求分页存储管理　107
4.10.3　页面置换算法　109
4.10.4　请求式分段存储管理　111
习题　112

第5章　输入、输出设备管理　114
5.1　设备管理概述　114
5.1.1　设备的分类　114
5.1.2　设备管理的任务和功能　115
5.2　设备控制器　115
5.2.1　设备控制器的功能　116
5.2.2　设备控制器的组成　116
5.3　输入、输出的控制方式　117
5.3.1　程序直接控制方式　117
5.3.2　中断控制方式　118
5.3.3　DMA控制方式　118
5.4　中断技术　120
5.4.1　中断的基本概念　120
5.4.2　中断的分类和优先级　120
5.4.3　中断处理的过程　121
5.5　缓冲技术　121
5.5.1　缓冲的引入　121
5.5.2　缓冲的种类　122
5.6　设备分配技术　125
5.6.1　设备分配中的数据表　125
5.6.2　设备分配策略　126
5.6.3　设备分配程序　127
5.7　SPOOLing技术　128
5.7.1　什么是SPOOLing　128
5.7.2　SPOOLing系统的组成　128
5.7.3　SPOOLing系统的特点　129
习题　129

第6章　文件管理　131
6.1　文件系统概述　131
6.1.1　文件和文件系统　131
6.1.2　文件的类型和属性　132
6.1.3　文件系统的基本功能　133
6.2　文件结构与存储设备　133
6.2.1　文件的逻辑结构　133
6.2.2　文件的物理结构　134
6.2.3　文件的存取方式　136
6.2.4　文件的存储设备　137
6.3　文件存储空间的管理　138
6.3.1　外存的主要技术参数　138
6.3.2　空闲块的管理　138
6.3.3　空闲块的分配策略　140
6.4　文件目录的管理　140
6.4.1　文件目录　140
6.4.2　单级目录结构　141
6.4.3　二级目录结构　141
6.4.4　多级目录结构　142
6.5　文件的共享与保护　143
6.5.1　文件的共享　144
6.5.2　文件的保护　145
习题　146

第7章　操作系统接口　148
7.1　命令接口　148
7.1.1　联机命令的类型　148
7.1.2　键盘终端处理程序　149
7.1.3　命令解释程序　150
7.2　程序接口　151
7.2.1　系统调用的类型　152
7.2.2　系统调用的执行步骤　153
7.2.3　主程序被中断时的环境保护　155
7.3　图形用户接口　156
习题　158

第8章　UNIX操作系统　159
8.1　UNIX操作系统概述　159
8.1.1　UNIX操作系统的发展过程　159
8.1.2　UNIX操作系统的主要版本　161
8.1.3　UNIX操作系统的特征　161
8.1.4　UNIX操作系统的结构　162
8.1.5　UNIX操作系统的启动流程　163
8.1.6　UNIX操作系统用户和职责的划分　167
8.1.7　UNIX操作系统的运行示意图　168
8.1.8　UNIX操作系统用户的登录与退出　168
8.2　UNIX操作系统的文件系统和文件　170
8.2.1　磁盘组织　170
8.2.2　文件系统　170
8.2.3　UNIX操作系统的文件类型　172
8.2.4　文件名和路径名　177
8.2.5　文件和目录的层次结构　178
8.3　进程的描述和控制　179
8.3.1　进程的PCB　179
8.3.2　进程的状态与进程映射　181
8.3.3　进程控制　182
8.3.4　进程调度与切换　184
8.4　进程同步与通信　186
8.4.1　sleep与wakeup同步机制　186
8.4.2　信号机制　187
8.4.3　管道机制　187
8.5　存储器管理　188
8.5.1　请求调页管理的数据结构　188
8.5.2　换页进程　190
8.5.3　请求调页　190
8.6　Linux操作系统简述　190
8.6.1　Linux内核　191
8.6.2　Linux内核定义的常量　194
8.6.3　Linux编程　196
习题　206

第9章　计算机系统安全　207
9.1　计算机系统安全的基本概念　207
9.2　计算机系统安全的内容和性质　207
9.3　系统安全的评价准则　208
9.4　现代数据加密技术　209
9.5　信息的认证技术　211
9.6　信息的访问技术　212
9.7　防火墙　212
9.7.1　包过滤防火墙　212
9.7.2　代理服务器　213
9.7.3　规则检查防火墙　214
9.8　Windows操作系统的安全隐患　214
9.9　DES简介　214
习题　217

第10章　云计算　218
10.1　云计算的概念　218
10.2　云计算的关键技术　222
10.3　云计算安全管理平台的主要功能　224
10.4　云计算应用举例　227
习题　229

附录1　DOS/UNIX操作系统的常用命令　230
附录2　计算机系统和网络中的常用标准　231
附录3　UNIX/Linux系统下网卡等外设的安装　234
附录4　计算机术语的解释　241
附录5　操作系统实验指导书　249